中研院環變中心站上國際舞台 大數據分析挑戰極限

RCEC人為氣候變遷專題中心成員。RCEC以TaiESM1與HiRAM參加國際氣候變遷模擬計畫(CMIP6)進行長期氣候模擬與未來氣候推估。中研院

聯合國氣候變遷專門委員會(IPCC)2021年8月9日發布「第六次氣候變遷評估報告(AR6)」指出，自1850~1900年以來，人類活動產生的溫室氣體排放，已造成1.07℃的地表升溫。極可能在2040年前跨越1.5℃的升溫警戒線。在區域氣候變化上，北半球高緯度區的暖化速度是全球平均值的2至4倍，而東亞地區恐將遭遇季風降雨遽增的衝擊。

在AR6報告中，中央研究院環境變遷研究中心(RCEC)也貢獻一份心力，成為台灣對全球氣候變遷研究的驕傲。

作為國內有能力發展全球氣候模式，進行長期氣候變遷模擬的團隊領導者，RCEC特聘研究員許晃雄指出，人為因素對全球氣候變遷的影響，未來只會更加嚴重，RCEC因此引進美國國家大氣研究中心的社群地球系統模式(CESM1)與美國國家海洋暨大氣總署地球流體動力實驗室的高解析大氣模式(HiRAM)，並與國內各大學研究人員合作，建立模式開發平台，改善物理模組，使之成為國內可自行研發改進的社群氣候模式。

許晃雄表示，因為氣候模擬需模擬數百年的狀況，加上其他國家研究單位所建立的資料，及高解析度的大氣系統模式資料，都需使用大量運算資源。但也因為資料量夠大，RCEC才能進入國際研究平台。

龐大的資料量，卻也造成研究上的困擾。假設執行過去或未來30年全球大氣模式的模擬，連續3個月，將產生70TB的資料量。許晃雄表示這種等級的運算資源不管是機房環境、管理及維修，都不可能由RCEC自行建立，因此亟需國研院國網中心所提供的運算資源協助。

全球氣候變遷  台灣研究貢獻心力

在國網中心的高速運算大型主機台灣杉一號與高速檔案系統(HFS)的支持下，RCEC讓台灣成為少數具有模擬與推估長期氣候變遷的國家之一。「有強大的計算資源作為後盾，研究視野會變得更開闊，也才更有動力去研究長期性的全球問題。」許晃雄說：「我們這一次參加國外的大型氣候變遷研究，產生的資料量就高達2~3PB。」

氣候模擬產生的資料必須不斷的傳輸回中研院分析，否則會塞爆儲存空間，但資料傳輸速度成為主要的挑戰。許晃雄表示，如果國網中心的運算環境未來也能進行分析，將會更加便利，這也代表大數據的儲存、傳輸及分析，會是下一階段被關注的焦點。

由於現今的氣候模式仍存在不確定性，因此模擬時往往要使用數種模式同時做模擬，所產生的結果很可能不一致，加上以25與50公里的高空間解析度，進行現今與未來氣候的長期模擬，推估在溫室氣體大幅增加的21世紀中末，全球天氣的變遷，所需運算資源十分龐大，許晃雄表示，好在有國網中心的台灣杉超級電腦，讓模擬時間大幅減少。未來也期待國網中心的算力、儲存空間、傳輸速度，對應服務等都能持續提升。

RCEC目前在國網中心的運算儲存平台已累積許多經驗，目前也已與「台灣氣候變遷推估與資訊平台建置計畫(TCCIP)」密切合作，讓更多單位參與台灣特定氣候需求的研究。

「台灣的氣候服務及相關產業很需要開放資料，如何更方便取得資料將是關鍵。」許晃雄說：「如果能將原本的小規模運算或缺乏資源無法進行的大規模運算，轉移到國網中心的計算儲存平台上，可節省電腦資源重複投資的浪費，也能解決計算資源缺乏與不足的困境。」